一种物联网的物流车辆调度规划系统

技术领域

本发明属于物流车辆调度规划领域，具体是一种物联网的物流车辆调度规划系统。

背景技术

随着社会和科学技术的发展，物流运输逐渐规模化，目前关于物流运输的物流车辆，有采用人工驾驶车辆和基于AGV小车的无人驾驶车辆，都能在一定程度上提升了物流运输的工作效率。尤其是AGV小车能够根据前期设置好的地图和其本身的感知技术实现准确的物流运输，无须人工操作。

目前针对小面积的物流运输场地，一般使用数量较少的AGV小车，则物流车辆调度比较简单；若出现大面积的物流运输场地，需要采用更多数量的AGV小车，则会容易出现运输任务分配不均，AGV小车到达运输起始点不及时，以及多辆AGV小车在运输过程中容易出现冲突和死锁的情况，使得物流运输进度缓慢。

为此，本发明提出了一种物联网的物流车辆调度规划系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种物联网的物流车辆调度规划系统，该种物联网的物流车辆调度规划系统解决了如何避免运输任务分配不均，物流车辆到达运输起始点不及时，以及多辆物流车辆在运输过程中容易出现冲突和死锁的问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种物联网的物流车辆调度规划系统，包括：信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及后台管理模块；

所述信息采集模块用于对物流配送场景下的同一区域的所有道路信息进行采集，并发送至地图构建模块；所述信息采集模块还用于对配送需求信息进行采集，以及对当前所有物流车辆的实时位置信息和运行状态信息进行采集，并发送至任务分配模块；

所述地图构建模块用于根据获取的物流配送场景下的所有道路信息构建基于运输站点的物流地图，发送至数据库进行存储；

所述任务分配模块用于对运输任务进行生成和分配；根据实时获取的配送需求信息，按照发起的时间顺序生成带有时间窗的运输任务列表；通过遗传算法，选择空闲、当前电量大于预设电量阈值、与其他运输任务的运输路线交叉运输站点最少、到达当前运输任务的起始配送站点的路线距离最短以及到达时间最短的作为当前运输任务的物流车辆，并发送当前运输任务和该物流车辆编号至路线规划模块进行处理和数据库进行存储；

所述路线规划模块用于对物流车辆的运输路线进行规划；根据获取的相应的运输任务和物流车辆编号，结合数据库的物流地图，生成与当前时间窗起始时间之前的所有在线的运输任务路线交叉最少且在计划配送时间内的运输路线，发送至当前编号的物流车辆；并将相应的运输路线发送至数据库中与相应的运输任务和物流车辆编号打包存储；物流车辆通过车载终端获取运输路线，物流车辆依据运输路线中的站点信息，依次经过相应编号的运输站点；当物流车辆需要进入下一运输站点时，提前发送是否空闲的询问信息，若空闲，则进入下一运输站点，否则，进行等待，同时通过路线规划模块对实际等待时间进行计算，若小于预设死锁等待时间，则继续等待，否则，则进入下一条规划路线行驶；

所述数据库用于对获取的信息进行存储；

所述后台管理模块用于对信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及物流车辆的运行进行实时监控管理。

进一步地，物流车辆采用AGV自动导引运输车。

进一步地，所述地图构建模块将各条道路按照单位距离分割成多段，并进行栅格化形成网状的物流地图，网状地图中的每个结点即为运输站点；所述地图构建模块还为物流地图中的所有运输站点进行编号。

进一步地，配送需求信息包括配送需求发起时间、起始配送站点位置信息、目标配送站点位置信息、配送计划截止时间以及配送物品总量。

进一步地，所述任务分配模块根据配送需求信息的发起时间的顺序依次处理，并根据具体的配送需求信息计算获取同一个配送需求信息需要几辆物流车辆进行运输配送；经过计算，若当前配送需求信息只需要一辆物流车辆配送运输，则针对当前配送需求信息只有一个运输任务，若当前配送需求信息需要多个辆物流车辆配送运输，则针对当前配送需求信息包含有对应的多个运输任务。

进一步地，当编号为m的物流车辆进行入等待状态，路线规划模块从数据库中获取经过编号为n的运输站点的所有带有时间窗的运输任务；其中m表示物流车辆的编号，m＝1,2……m；n表示物流地图中的运输站点编号，n＝1,2……n；

筛选当前时间点需要进入编号为n运输站点的运输任务，根据时间窗的起始运输时间的先后，对当前时间点需要进入编号为n运输站点的物流车辆进行优先级的排序；并计算编号为m的物流车辆前方的其他物流车辆需要经过编号为n的运输站点和等待进入编号为n的运输站点的实际等待时间，预设死锁等待时间；

若计算的实际等待时间小于死锁等待时间，则路线规划模块发送继续等待的反馈信息至编号为m的物流车辆；

若计算的实际等待时间大于等于死锁等待时间，则路线规划模块根据编号为m的物流车辆对应的运输任务，在当前站点的基础上规划另外一条与其他运输任务路线交叉最少、距离较近的运输路线，并发送至编号为m的物流车辆以及数据库。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过信息采集模块对物流配送场景下的道路信息进行采集，发送至地图构建模块进行物流地图的构建；并通过信息采集模块对配送需求信息和当前所有物流车辆的实时位置信息和运行状态信息进行采集，发送至任务分配模块进行运输任务的生成和分配；其中任务分配模块根据配送需求信息的发起时间的顺序依次处理，通过遗传算法，选择空闲、当前电量大于预设电量阈值、与其他运输任务的运输路线交叉运输站点最少、到达当前运输任务的起始配送站点的路线距离最短以及到达时间最短的作为当前运输任务的物流车辆，并发送当前运输任务和该物流车辆编号至路线规划模块进行处理和数据库进行存储；从而能够在最短的时间内自适应生成所有运输任务列表和将相应的运输任务分配至相应的物流车辆，使得相应的物流车辆能够及时前往起始配送地点。

2、路线规划模块对获取的相应的运输任务和物流车辆编号，结合数据库的物流地图，生成与当前时间窗起始时间之前的所有在线的运输任务路线交叉最少且在计划配送时间内的运输路线，发送至当前编号的物流车辆；并将相应的运输路线发送至数据库中与相应的运输任务和物流车辆编号打包存储；物流车辆通过车载终端获取运输路线，物流车辆依据运输路线中的站点信息，依次经过相应编号的运输站点；其中，物流车辆需要进入下一运输站点时，需要提前发送是否空闲的询问信息至相应的运输站点，若空闲，则进入下一运输站点，否则，则进行等待，同时通过路线规划模块对实际等待时间进行计算，若小于预设死锁等待时间，则继续等待，否则，则进入下一条规划路线行驶；从而能够减少物流车辆的等待时间，以及避免物流车辆在运输过程中出现冲突和死锁的情形，使得物流车辆能够按照相应的时间窗运行。

3、后台管理模块对信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及物流车辆的运行进行实时监控管理，若出现异常，则由相应的工作人员及时处理，从而避免了物流车辆在运输的过程中出现系统瘫痪以及故障不能及时发现的问题。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种物联网的物流车辆调度规划系统，包括：信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及后台管理模块；

在本申请中，所述信息采集模块用于对物流配送场景下的同一区域的所有道路信息进行获取，并发送至地图构建模块；

所述信息采集模块还用于对配送需求信息进行采集，以及对当前所有物流车辆的实时位置信息和运行状态信息进行采集，并发送至任务分配模块；

在本发明的实施例中，物流车辆可采用目前技术较为成熟的AGV小车，即自动导引运输车；所述AGV小车具有无人驾驶的自动导引功能，能够在仓库物流运输、车间产品加工的零件运输等场景下运行，减少了人工搬运，提高了运输效率。

在本申请中，所述地图构建模块用于根据获取的物流配送场景下的所有道路信息构建基于运输站点的物流地图；

具体地，所述地图构建模块将各条道路按照单位距离分割成多段，并进行栅格化形成网状的物流地图，网状地图中的每个结点即为运输站点；

所述地图构建模块还为物流地图中的所有运输站点进行编号；

所述地图构建模块将构建成功的物流地图发送至数据库进行存储。

在本申请中，所述任务分配模块用于对获取的配送需求信息以及物流车辆实时位置信息和运行状态信息进行分析处理，生成带有时间窗的运输任务列表，并分配至相应的物流车辆；

具体地，所述任务分配模块对获取的信息处理过程如下：

步骤A1：根据实时获取的配送需求信息，按照发起的时间顺序生成带有时间窗的运输任务列表；

在本发明的实施例中，配送需求信息包括配送需求发起时间、起始配送站点位置信息、目标配送站点位置信息、配送计划截止时间、配送物品总量等；

所述任务分配模块根据配送需求信息的发起时间的顺序依次处理，并根据具体的配送需求信息计算获取同一个配送需求信息需要几辆物流车辆进行运输配送；经过计算，若当前配送需求信息只需要一辆物流车辆配送运输，则针对当前配送需求信息只有一个运输任务，若当前配送需求信息需要多个辆物流车辆配送运输，则针对当前配送需求信息包含有对应的多个运输任务；

其中，当配送需求信息的配送物品总量远大于单个物流车辆的承载量，且配送计划截止时间较为紧张，则可对该配送需求信息分配多个运输任务；

所述任务分配模块将经过计算获取的所有运输任务按照配送需求信息发起的时间顺序分配时间窗，使得相应的运输任务根据相应的时间窗运行；

步骤A2：根据生成的运输任务列表和获取的所有物流车辆的实时位置信息和运行状态信息，通过遗传算法选取合适的物流车辆前往当前运输任务的起始配送站点进行运输配送；

在本发明的实施例中，所述任务分配模块对当前时间点所有物流车辆是否空闲和电量是否大于预设电量阈值进行判断，并筛选出空闲且当前电量大于预设电量阈值的物流车辆；

获取筛选出的物流车辆的实时位置信息，根据物流地图，实时预测计算筛选出的各个物流车辆到达当前运输任务的起始配送站点的所有可行路线和相应路线的行驶时间；

通过精英保留机制，选择与其他运输任务的运输路线交叉运输站点最少、到达当前运输任务的起始配送站点的路线距离最短以及到达时间最短的物流车辆，并发送当前运输任务和该物流车辆编号至路线规划模块进行处理和数据库进行存储；

相应的，其他运输任务信息分配的方法与此相同。

在本申请中，所述路线规划模块用于对所有物流车辆的运输路线进行规划，使得相应的物流车辆能够基于相应的时间窗到达相应的目标站点；

具体地，所述路线规划模块对物流车辆的运输路线的规划处理过程如下：

步骤B1：路线规划模块对获取的运输任务和物流车辆编号进行分析计算，并依据数据库中的物流地图，生成与当前时间窗起始时间之前的所有在线的运输任务路线交叉最少且在计划配送时间内的运输路线，发送至当前编号的物流车辆；并将相应的运输路线发送至数据库中与相应的运输任务和物流车辆编号打包存储；

其中，所述运输路线将经过的运输站点编号按照先后顺序依次排序；

步骤B2：物流车辆通过车载终端获取运输路线，物流车辆依据运输路线中的站点信息，依次经过相应编号的运输站点；

步骤B21：当编号为m的物流车辆准备到达编号为n的运输站点时，编号为m的物流车辆在其运输路线的上一个运输站点时对编号为n的运输站点内是否空闲进行判断，即编号为m的物流车辆发送是否空闲的询问信息至编号为n的运输站点；其中m表示物流车辆的编号，m＝1,2……m；n表示物流地图中的运输站点编号，n＝1,2……n；

若编号为n的运输站点反馈的信息为空闲，则编号为m的物流车辆进入编号为n的运输站点；

若编号为n的运输站点反馈的信息为无空闲，则编号为m的物流车辆进入等待状态；

步骤B22：当编号为m的物流车辆进行入等待状态后，则将其编号m和编号为n的运输站点堵塞的信息发送至路线规划模块；

步骤B23：路线规划模块对获取的物流车辆编号m和编号为n的运输站点堵塞的信息进行分析；具体地，路线规划模块从数据库中获取经过编号为n的运输站点的所有带有时间窗的运输任务；

筛选当前时间点需要进入编号为n运输站点的运输任务，根据时间窗的起始运输时间的先后，对当前时间点需要进入编号为n运输站点的物流车辆进行优先级的排序；并计算编号为m的物流车辆前方的其他物流车辆需要经过编号为n的运输站点和等待进入编号为n的运输站点的实际等待时间，预设死锁等待时间；

若计算的实际等待时间小于死锁等待时间，则路线规划模块发送继续等待的反馈信息至编号为m的物流车辆；

若计算的实际等待时间大于等于死锁等待时间，则路线规划模块根据编号为m的物流车辆对应的运输任务，在当前站点的基础上规划另外一条与其他运输任务路线交叉最少、距离较近的运输路线，并发送至编号为m的物流车辆以及数据库。

在本申请中，所述后台管理模块用于对信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及物流车辆的运行进行实时监控管理；

其中，当任意一项出现故障问题，则通过后台管理模块进行声光报警，并由相应的工作人员进行及时处理。

本发明的工作原理：在本发明中，通过信息采集模块对物流配送场景下的道路信息进行采集，发送至地图构建模块进行物流地图的构建；并通过信息采集模块对配送需求信息和当前所有物流车辆的实时位置信息和运行状态信息进行采集，发送至任务分配模块进行运输任务的生成和分配；其中任务分配模块根据配送需求信息的发起时间的顺序依次处理，通过遗传算法，选择空闲、当前电量大于预设电量阈值、与其他运输任务的运输路线交叉运输站点最少、到达当前运输任务的起始配送站点的路线距离最短以及到达时间最短的作为当前运输任务的物流车辆，并发送当前运输任务和该物流车辆编号至路线规划模块进行处理和数据库进行存储；路线规划模块对获取的相应的运输任务和物流车辆编号，结合数据库的物流地图，生成与当前时间窗起始时间之前的所有在线的运输任务路线交叉最少且在计划配送时间内的运输路线，发送至当前编号的物流车辆；并将相应的运输路线发送至数据库中与相应的运输任务和物流车辆编号打包存储；物流车辆通过车载终端获取运输路线，物流车辆依据运输路线中的站点信息，依次经过相应编号的运输站点；其中，物流车辆需要进入下一运输站点时，需要提前发送是否空闲的询问信息至相应的运输站点，若空闲，则进入下一运输站点，否则，则进行等待，同时通过路线规划模块对实际等待时间进行计算，若小于预设死锁等待时间，则继续等待，否则，则进入下一条规划路线行驶；后台管理模块对信息采集模块、地图构建模块、任务分配模块、路线规划模块、数据库以及物流车辆的运行进行实时监控管理，若出现异常，则由相应的工作人员及时处理。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。